土木工程材料探討

開篇：寫作不僅是一種記錄，更是一種創(chuàng)造，它讓我們能夠捕捉那些稍縱即逝的靈感，將它們永久地定格在紙上。下面是小編精心整理的1篇土木工程材料探討，希望這些內(nèi)容能成為您創(chuàng)作過程中的良師益友，陪伴您不斷探索和進(jìn)步。

土木工程材料探討篇1

傳統(tǒng)的土木工程作業(yè)很容易造成環(huán)境污染。當(dāng)前,建筑企業(yè)面臨著環(huán)境治理以及綠色生產(chǎn)方式轉(zhuǎn)變的雙重壓力,因此,推進(jìn)土木工程的綠色環(huán)保進(jìn)程刻不容緩。新型環(huán)保建筑材料具有綠色環(huán)保的特點。應(yīng)用新型環(huán)保建筑材料,可從根本上解決土木工程中的環(huán)境污染問題。近年來,越來越多的建筑企業(yè)在施工中優(yōu)先選擇綠色環(huán)保材料,并推行新型濕法作業(yè),以期從源頭上減少環(huán)境污染。但是,新型環(huán)保材料存在成本高、施工難等缺點。因此,進(jìn)一步開發(fā)新型環(huán)保材料,降低整體成本,同時在具體工程建設(shè)中合理應(yīng)用新型環(huán)保建材,確保新型環(huán)保建材的價值和效益得到充分發(fā)揮,已經(jīng)成為當(dāng)前建筑行業(yè)發(fā)展中的重點工作。相關(guān)企業(yè)需要在材料與技術(shù)創(chuàng)新的基礎(chǔ)上,不斷減少材料在獲取、生產(chǎn)、加工、施工和降解過程中對生態(tài)環(huán)境的影響,同時建立健全切實可行的長效機制,加快推動新型環(huán)保材料在土木工程行業(yè)的推廣應(yīng)用,促進(jìn)土木工程行業(yè)快速、健康、穩(wěn)定發(fā)展。

1新型節(jié)能環(huán)保建筑材料的概念

新型環(huán)保建筑材料具有無放射性、不會污染自然環(huán)境、有害物質(zhì)較少等優(yōu)點。新型節(jié)能減排建筑材料符合節(jié)能環(huán)保要求,其主要功能是有效提高建筑物的保溫能力,最大限度地減少暖通空調(diào)造成的資源損耗,達(dá)到節(jié)能環(huán)保的效果。因此,建筑企業(yè)有必要加強新型節(jié)能環(huán)保材料在住宅建設(shè)項目中的應(yīng)用,從而實現(xiàn)資源節(jié)約和可持續(xù)發(fā)展。

2常用新型環(huán)保建筑材料的分類與簡介

2.1新型混凝土

新型混凝土是指在混凝土原材料中增加纖維和礦物等添加劑后制成的一種施工材料。混凝土添加劑不僅可以改善混凝土的性能,還可以有效降低混凝土在加工使用時造成的環(huán)境污染。比如,硅藻混凝土具有凈化空氣、調(diào)節(jié)環(huán)境溫濕度的作用,其在高檔裝飾裝修工程得到了廣泛使用；添加了混入不同礦物質(zhì)的彩色混凝土,其顏色可隨空氣濕度變化而變化；采用發(fā)泡技術(shù)制成的混凝土,具有輕質(zhì)、環(huán)保、價格低廉、抗旱性好等優(yōu)點,其在實際施工中得到了廣泛使用。

2.2新型復(fù)合纖維材料

隨著土木工程行業(yè)和材料技術(shù)的發(fā)展,越來越多的新型復(fù)合材料應(yīng)用于建筑中,其中,應(yīng)用最多的是新型復(fù)合纖維材料。這種新型建筑材料具有強度高、重量輕、抗腐蝕、延展性好等優(yōu)點,其非常適合在高檔裝修或高層、輕量建筑中使用。比如,建筑行業(yè)的新寵FRP材料,就是由塑料纖維與增強纖維聚合而成的,其既具有重量輕、強度大、耐磨損、無污染的優(yōu)點,也存在著加工工藝復(fù)雜、產(chǎn)量低、價格高等缺點。因此,這種材料往往只應(yīng)用于高檔裝修中。隨著生產(chǎn)技術(shù)的成熟和成本的下降,這類材料有望得到更大范圍的推廣應(yīng)用。

2.3新型石膏、自保溫砌塊、復(fù)合保溫材料

近年來,隨著裝配式建筑施工方式的推廣,市面上涌現(xiàn)了新型石膏、自保溫砌塊、復(fù)合保溫材料等新型建筑材料,這些建筑材料綜合性能好,特別適合制作各類預(yù)制裝配式結(jié)構(gòu)件或裝飾件以及臨時用房。另外,這些新型材料還具有耐候性、易加工等特點。應(yīng)用這些材料不僅提高了工作效率,降低了工程造價,同時也符合綠色生態(tài)環(huán)保的理念。

2.4光伏太陽能板

在高海拔地區(qū)的農(nóng)村自建住宅屋頂上安裝光伏太陽能板等建筑材料,能夠起到節(jié)能減排的作用。此外,光伏太陽能板在滿足用戶供電需求的同時,還可以并入國家電網(wǎng),從而為安裝者帶來一定的經(jīng)濟(jì)收益。在西部一些偏遠(yuǎn)的農(nóng)村地區(qū),燃燒秸稈仍然是主要的取暖方式。在西部偏遠(yuǎn)農(nóng)村地區(qū)廣泛應(yīng)用光伏太陽能板,能夠有效解決秸稈焚燒造成的大氣污染問題。

3新型環(huán)保建筑材料在土木工程施工中的應(yīng)用

3.1新型環(huán)保建筑材料在建筑外部施工中的應(yīng)用

隨著人們生活質(zhì)量和環(huán)保意識的不斷增強,新型環(huán)保建筑材料在建筑工程中得到了廣泛應(yīng)用,這與市場需求密切相關(guān)。在土木工程的外部施工階段使用新型環(huán)保建筑材料,不僅能夠節(jié)約施工成本,還能夠提高建筑物的美觀性以及保溫性能。在我國西北地區(qū),外墻保溫施工是建筑立面施工中的重要環(huán)節(jié)。選擇保溫性能好的材料,可以保持相對恒定的室內(nèi)溫度,減少冬季城市供暖時的二氧化碳排放量,避免因燃燒煤、秸稈而污染大氣環(huán)境,從而達(dá)到節(jié)能環(huán)保的目的。為了使房屋外墻具有高抗震、高保溫等綠色節(jié)能特性,建筑企業(yè)通常在外墻設(shè)計中合理選擇和應(yīng)用新型環(huán)保建材,從而實現(xiàn)資源的有效循環(huán)利用。

3.2新型環(huán)保建筑材料在主墻體施工中的應(yīng)用

環(huán)保墻體材料主要包括加氣混凝土砌塊、EPS磚、混凝土空心磚、模板混凝土等。加氣混凝土砌塊是一種多孔混凝土產(chǎn)品,其具有輕質(zhì)、保溫、隔熱、抗震、節(jié)能等特點。EPS磚由聚苯乙烯泡沫制成,聚苯乙烯泡沫由輕質(zhì)泡沫、砂漿和混凝土制成。EPS磚具有環(huán)保節(jié)能性。混凝土空心磚的空心率為40%～70%,它具有重量輕、防火、隔音、保溫、抗?jié)B、抗震、耐久、無污染、節(jié)能降耗等特點,以其為主要墻體材料,可大大提高墻體的承載性能。混凝土空心磚由工業(yè)廢料制成,它是當(dāng)代建筑市場所需的節(jié)能環(huán)保建筑材料。

3.3新型環(huán)保建筑材料在建筑頂端設(shè)計中的應(yīng)用

在土木工程中,建筑物頂端往往對整個建筑物起到美化作用。為突出建筑的風(fēng)格特色,建筑頂端經(jīng)常被設(shè)計為各式各樣的造型,這也對建筑材料的柔韌性、可塑性、穩(wěn)定性提出了更高的要求。新型環(huán)保材料憑借性能優(yōu)勢與環(huán)保特色廣泛地應(yīng)用于建筑頂端設(shè)計中。比如,在建筑師設(shè)計“M”形建筑頂部時,傳統(tǒng)建筑材料的可塑性、延展性均無法滿足建筑要求,而使用新型建筑材料進(jìn)行搭建,能夠在保障施工過程綠色環(huán)保的同時,達(dá)到更好的美觀效果。

3.4新型環(huán)保材料在建筑物墻體保溫層中的應(yīng)用

新型建筑材料市場復(fù)雜,建筑材料種類較多。在開展墻體保溫設(shè)計工作時,許多建設(shè)者會對建材市場進(jìn)行全面調(diào)查研究,并把性價比作為選擇材料的首要指標(biāo)。目前,墻體保溫設(shè)計的常規(guī)方案是在房屋墻體上設(shè)置保溫層,并采用復(fù)合原材料的組合形式來完成保溫層的搭建。此方案的整體操作過程并不復(fù)雜且效果顯著,可廣泛應(yīng)用于建設(shè)項目中。我國區(qū)域氣候差異顯著,北方地區(qū)冬季氣溫偏低。如果在住宅墻體中設(shè)置保溫隔墻,便可有效提高住宅建筑的抗寒性能。此外,在建筑物外墻添加保溫建材,還可有效提高住宅建筑外部空間的利用率。另外,保溫外墻的后續(xù)維護(hù)保養(yǎng)對人們的工作和生活影響較小。

4新型環(huán)保建筑材料的推廣應(yīng)用建議

上述內(nèi)容主要分析了我國新型環(huán)保建筑材料的現(xiàn)狀與基本情況,筆者將對新型環(huán)保建筑材料的實際應(yīng)用問題進(jìn)行全面分析,以期解決新型環(huán)保建筑材料在實際推廣應(yīng)用中的各種問題。

4.1樹立綠色發(fā)展理念,大力推廣新型環(huán)保建筑材料

新型環(huán)保建筑材料是順應(yīng)新時代生產(chǎn)力高速發(fā)展的產(chǎn)物,它的推廣應(yīng)用,需要在良好的市場體制的基礎(chǔ)上,將市場需求與新型環(huán)保建筑材料的特色進(jìn)行全面融合。黨的十八大以來,綠色協(xié)調(diào)可持續(xù)發(fā)展已經(jīng)成為我國經(jīng)濟(jì)社會發(fā)展的主旋律,建筑領(lǐng)域的生態(tài)環(huán)保工作得到了前所未有的重視。因此,順應(yīng)發(fā)展大勢,進(jìn)一步研發(fā)和使用新型環(huán)保材料,已經(jīng)成為建筑行業(yè)發(fā)展的趨勢。在此,筆者建議政府及相關(guān)部門采取分步推廣戰(zhàn)略,首先在北上廣等一線城市對新型環(huán)保建筑材料進(jìn)行推廣應(yīng)用,再逐步將其推廣到二三線城市。

4.2打造新型環(huán)保建筑材料核心產(chǎn)品,優(yōu)化產(chǎn)銷結(jié)構(gòu)

想要促進(jìn)新型環(huán)保建筑材料行業(yè)的發(fā)展,建筑材料生產(chǎn)企業(yè)應(yīng)對產(chǎn)品進(jìn)行品控與設(shè)計,從根源上改善建筑材料的功能,突出產(chǎn)品的核心價值,健全產(chǎn)、銷、用相結(jié)合的發(fā)展模式。對此,相關(guān)行業(yè)協(xié)會要發(fā)揮主導(dǎo)作用,引導(dǎo)相關(guān)企業(yè)自主研發(fā)具有知識產(chǎn)權(quán)的核心產(chǎn)品,鼓勵差異化競爭,形成錯位發(fā)展的市場格局,努力打造新型環(huán)保材料產(chǎn)業(yè)鏈。相關(guān)部門要堅持以市場為主導(dǎo),出臺指導(dǎo)政策,逐步提高新型建筑材料使用率,不斷優(yōu)化產(chǎn)銷結(jié)構(gòu),以確保新型環(huán)保建筑材料行業(yè)的良性發(fā)展。

4.3加大技術(shù)研發(fā)力度,提高企業(yè)核心競爭力

建筑材料的研發(fā)工作需要的時間較長。企業(yè)不僅需要參與建筑土木工程材料的研發(fā),還需要對大量的科研單位、科研院校等資源進(jìn)行整合利用。因此,相關(guān)部門應(yīng)整合科研院所、高校和企業(yè)的技術(shù)資源,研發(fā)“卡脖子技術(shù)”與優(yōu)勢項目,推動我國建筑材料研發(fā)技術(shù)實現(xiàn)新突破。同時,政府也應(yīng)積極引入國外先進(jìn)技術(shù),并結(jié)合我國實際情況進(jìn)行改良,以提高技術(shù)水平。

4.4出臺相關(guān)支持政策,加快推動新型環(huán)保建筑材料的應(yīng)用步伐

當(dāng)前,政府和市場對于建筑材料的要求主要集中在工程技術(shù)的應(yīng)用與研究上,出臺的政策側(cè)重于進(jìn)一步推動新型環(huán)保建筑材料的應(yīng)用步伐。對此,有關(guān)部門和地方政府應(yīng)審時度勢,適時推出符合當(dāng)?shù)貙嶋H情況的新材料補貼政策；進(jìn)一步完善新型建筑材料使用規(guī)范的政策制度；鼓勵、引導(dǎo)更多業(yè)主使用新型建筑材料,為新型環(huán)保建筑材料在市場與實際中的應(yīng)用和推廣創(chuàng)造更多有利條件。

4.5加強統(tǒng)籌規(guī)劃,建設(shè)新型環(huán)保建筑材料生產(chǎn)基地

新型環(huán)保建筑材料的推廣應(yīng)用,需要一個良好、完善的生產(chǎn)基地作為承載體。因此,相關(guān)部門應(yīng)統(tǒng)籌全局,因地制宜,合理規(guī)劃,優(yōu)先在經(jīng)濟(jì)基礎(chǔ)較好的城市與行業(yè)龍頭企業(yè)進(jìn)行合作,共同探索建立新型環(huán)保建筑材料產(chǎn)業(yè)集群（生產(chǎn)基地）,健全新型環(huán)保建筑材料生產(chǎn)、加工、銷售全產(chǎn)業(yè)鏈,打造區(qū)域核心競爭力,實現(xiàn)合作共贏。

4.6完善市場劃分,健全新型環(huán)保建筑材料的市場營銷體系

完善市場體制劃分、推動新型環(huán)保建筑材料逐步代替?zhèn)鹘y(tǒng)材料是健全新型環(huán)保建筑材料營銷管理體系的重要舉措。相關(guān)部門、行業(yè)協(xié)會需堅持以市場為主導(dǎo)的原則,進(jìn)一步優(yōu)化市場布局,完善市場劃分,建立高中低檔相結(jié)合、分布均衡的新型環(huán)保建筑市場體系。政府部門和相關(guān)企業(yè)要進(jìn)一步加大宣傳推廣力度,充分運用廣播、電視、兩微一端等媒介的優(yōu)勢,宣傳推廣新材料,以打好群眾基礎(chǔ)。政府部門、行業(yè)協(xié)會、媒體、企業(yè)應(yīng)聯(lián)合舉辦相關(guān)產(chǎn)品主題展銷會,吸引更多企業(yè)關(guān)注并使用新型環(huán)保建筑材料。同時,相關(guān)部門要增強企業(yè)品牌和文化戰(zhàn)略意識,將新型環(huán)保材料推廣任務(wù)同綠色環(huán)保、生態(tài)中國、強國夢等理念與時代符號相結(jié)合,形成一體化市場營銷體系。

5結(jié)語

綜上所述,在新時代背景下,新型環(huán)保建筑材料在土木工程建設(shè)中的應(yīng)用是大勢所趨。這種材料不僅滿足了現(xiàn)代建筑的環(huán)保需求和我國經(jīng)濟(jì)轉(zhuǎn)型的要求,還有效促進(jìn)了土木工程行業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。因此,有關(guān)部門要進(jìn)一步加強統(tǒng)籌規(guī)劃,建立新型環(huán)保建筑材料生產(chǎn)基地,形成產(chǎn)業(yè)規(guī)模；加強行業(yè)引導(dǎo),出臺符合當(dāng)?shù)靥厣闹С终?推動材料企業(yè)加強技術(shù)研發(fā),逐步提升新型環(huán)保建筑材料的市場競爭力；及時出臺引導(dǎo)政策,用市場化手段逐步引導(dǎo)建筑企業(yè)和施工單位推廣應(yīng)用新型環(huán)保建筑材料。另外,施工企業(yè)在具體的土建施工過程中應(yīng)結(jié)合實際情況,合理應(yīng)用新型環(huán)保建材。監(jiān)管人員要加強對施工過程的整體把控,做好工程驗收工作,以充分發(fā)揮新型環(huán)保建材的最大價值。

作者:徐國鋒 單位:甘肅興隴建筑安裝工程有限責(zé)任公司

土木工程材料探討篇2

水泥混凝土材料本身由于其成本比較低廉，在土木工程項目的施工作用過程中獲得了廣泛的實際應(yīng)用。與此同時，伴隨著科技的持續(xù)發(fā)展進(jìn)步，水泥混凝土材料的各項指標(biāo)與產(chǎn)品的品質(zhì)也獲得了顯著的提升，型號和種類也持續(xù)增多，適用的范圍也明顯拓寬。新型的混凝土材料通常是在原有材料成分的基礎(chǔ)上增添了某些新材料和成分，在土木工程領(lǐng)域的發(fā)展過程中對其進(jìn)行行之有效的應(yīng)用是非常必要的。

1混凝土材料的概念

水泥混凝土的簡稱為砼，指的是由膠凝類型的材料把集料膠結(jié)成為一個整體的復(fù)合型材料。一般的狀態(tài)下，土木工程項目的施工作業(yè)過程中所采用的常規(guī)的水泥混凝土指的是以水泥作為膠凝類型的材料，并且和水、砂礫、石塊等材料（如果需要可以添加礦物混合材料及化學(xué)外加劑）依據(jù)特定的比例進(jìn)行混合，隨后通過攪拌、成型、養(yǎng)護(hù)以及硬化等等環(huán)節(jié)成型的一類人造的石材，也被稱為是三合土。此外，水泥混凝土的強度等級指標(biāo)是用立方體結(jié)構(gòu)的抗壓強度數(shù)值來實施具體的劃分，國內(nèi)普遍把常規(guī)的水泥混凝土強度指標(biāo)等級劃分成為12個等級，即為C15、C20、C25、C30、C35、C40、C50、C55、C60、C70、C75及C80。現(xiàn)階段水泥混凝土材料已被普遍使用在土木工程領(lǐng)域之中，其主要的優(yōu)勢就是工程造價比較低、材料來源非常豐富、成型之后的強度相對較高、耐久度比較理想并且可塑性比較優(yōu)秀。不過其缺點主要表現(xiàn)為水泥混凝土材料本身的自重較大、材料還是脆性的屬性。為了顯著改進(jìn)水泥混凝土材料目前存在的主要缺陷，國內(nèi)對其進(jìn)行了持續(xù)性的探索和研究，且已經(jīng)取得了實質(zhì)性的進(jìn)展，比如高性能的水泥混凝土、活性微粉類型的水泥混凝土、纖維強化型水泥混凝土等新型的混凝土材料目前已經(jīng)相繼問世，并且已經(jīng)廣泛都應(yīng)用到土木工程項目的建設(shè)之中[1]，如圖1所示。

2常規(guī)混凝土材料的主要缺陷

常規(guī)的水泥混凝土屬于現(xiàn)階段土木工程項目施工領(lǐng)域中最為常見的建筑原材料，盡管在多項物化性能指標(biāo)（通常是指硬度以及強度）層面具有比較顯著的優(yōu)勢，不過其也存在如下的幾項固有缺陷：（1）水泥混凝土在長期使用后會發(fā)生各類開裂的情況，此種情況發(fā)生的主要原因有2個，即施工作業(yè)技術(shù)以及水泥混凝土本身性能指標(biāo)不滿足建筑規(guī)劃設(shè)計的規(guī)定和需要；（2）水泥混凝土本身的抗拉強度及彈性等指標(biāo)不足，很難使特定的施工需求達(dá)到匹配的要求，尤其是結(jié)構(gòu)相對比較復(fù)雜的項目，例如橋梁；（3）水泥混凝土本身的耐久性相對比較差，某些水泥混凝土在建設(shè)過程中可能受到外部環(huán)境的影響而發(fā)生相關(guān)的病害，比如發(fā)生表面脫落的情況[2]。

3新型水泥混凝土材料簡介

新型的水泥混凝土材料作為常規(guī)建筑原材料的加強版，與常規(guī)的混凝土相比，盡管其抗壓及抗拉性能指標(biāo)有所強化，不過在混凝土材料中添加相應(yīng)的鋼筋材料，會造成混凝土構(gòu)件承載巨大的拉應(yīng)力載荷。并且因為水泥混凝土內(nèi)部的鋼筋材料成本較高，施工單位往往會為了壓縮成本，進(jìn)而減少鋼筋用量，甚至降低鋼筋的品質(zhì)，這樣的情況對于項目工程的綜合質(zhì)量將會造成巨大的影響。現(xiàn)階段開發(fā)了新型的纖維型水泥混凝土，對于原有的鋼筋進(jìn)行了有效的替代，不僅能夠顯著降低施工作業(yè)的總體成本，還能夠提高材料的抗拉強度指標(biāo)。伴隨著新型水泥混凝土的使用，對于土木工程的長遠(yuǎn)發(fā)展有較為理想的促進(jìn)效果，依據(jù)大量常規(guī)水泥混凝土材料的實際應(yīng)用經(jīng)驗，將其投入到水泥混凝土生產(chǎn)的過程之中，不僅能夠提高新型水泥混凝土的強度以及耐久程度，還能夠為土木工程的長遠(yuǎn)發(fā)展帶來顯著的支持。

4新型混凝土材料類型簡介

4.1活性微粉類型混凝土建筑材料

活性微粉類型的水泥混凝土是一類強度指標(biāo)較高的材料，具有較強的抗壓能力，其抗壓強度指標(biāo)、抗拉強度指標(biāo)分別是200~800MPa和25~150MPa。為了保證活性微粉類型水泥混凝土的品質(zhì)良好，科學(xué)合理地調(diào)配常規(guī)的水泥混凝土的拌制工藝方法，通常要由如下方面著手：（1）對于顆粒的粒徑實施細(xì)化改良方面的處理操作，用來提高水泥混凝土的均勻程度，并且提高其抗壓以及抗拉指標(biāo)。（2）使用堆積密度的優(yōu)化方案，用來改進(jìn)相關(guān)材料的綜合性能指標(biāo)；（3）使用科學(xué)合理的方案來強化鋼纖維的力度，用來提高材料的延展能力；（4）對于水量進(jìn)行調(diào)控，最大限度使用非水化類型的水泥顆粒，有效增加堆積密度指標(biāo)；（5）強化硬化處理，借助增溫及增壓的方式提高材料的強度指標(biāo)。和常規(guī)的水泥混凝土材料相比，活性微粉類型的水泥混凝土級配過程制備的骨料粒徑與水泥顆粒數(shù)值較為接近，可以滿足施工作業(yè)的需求，如圖3所示。

4.2高性能水泥混凝土建筑原材料研究

高性能水泥混凝土建筑原材料起初是在歐洲國家發(fā)明及普及使用的，后階段全世界有越來越多的國家對高性能水泥混凝土建筑原材料進(jìn)行研究及探討。該建筑原材料和常規(guī)水泥混凝土建筑原材料進(jìn)行對比得出下面2個技術(shù)特性。（1）屈服強度非常高，通常狀況下能夠達(dá)到62.515MPa，進(jìn)而土木工程相關(guān)工程技術(shù)人員將水泥混凝土外形尺寸進(jìn)行縮減，大幅減少了載荷及針對地基的額定壓強，使用成本大幅降低，施工作業(yè)工作效率及使用空間能夠最大限度地得到提高。（2）土木工程相關(guān)工程技術(shù)人員施工作業(yè)難度系數(shù)有效降低，施工作業(yè)工作效率明顯提升，能夠最大限度地降低施工作業(yè)強度。此外，該建筑原材料還具有非常強的適應(yīng)性及耐久性，對于施工作業(yè)品質(zhì)量能夠大幅提高，后期的材料損耗及維修成本大幅降低，同時必須把對于自然環(huán)境的弊端最大限度地消除。通過以上兩點技術(shù)參數(shù)及性能對比研究能夠得出，高強度水泥混凝土雖然能夠把其密實技術(shù)特性有效提高，然而與此同時帶來的卻是防火性能的大幅降低，這就要求土木工程相關(guān)工程技術(shù)人員添加聚丙烯纖維建筑原材料，基于此針對高強度水泥混凝土建筑原材料密實程度及防火性能進(jìn)行最大程度地提高。

4.3輕質(zhì)水泥混凝土建筑原材料研究

輕質(zhì)水泥混凝土建筑原材料本身具備綠色環(huán)保及價格低廉等技術(shù)優(yōu)勢，土木工程相關(guān)工程技術(shù)人員利用其發(fā)泡特性進(jìn)行泡沫的制作，并且使泡沫與水泥漿完全融合，最后澆筑成型變成空隙較多的新型建筑原材料。由于此類建筑原材料本身密度是非常小的，在某種程度上能夠?qū)⑺嗷炷磷灾卮蟮娜秉c進(jìn)行科學(xué)合理的改進(jìn)與升級。在國內(nèi)高層建筑物內(nèi)部的結(jié)構(gòu)中，因為水泥混凝土的自重是非常大的，土木工程相關(guān)工程技術(shù)人員在攪拌規(guī)劃設(shè)計過程中，必須針對水泥混凝土墻體承載力進(jìn)行全面綜合的考慮，使用輕質(zhì)水泥混凝土實施填充墻體的制作，能夠行之有效地將墻體自重合理降低，進(jìn)而能夠最大限度地提升其對高層建筑物的承載能力。輕質(zhì)水泥混凝土本身的技術(shù)特性在通常狀況下有強度高、抗凍性較差以及密度較低等，因此該建筑原材料在土木工程項目施工作業(yè)過程中被廣泛使用[3]。

4.4碾壓式水泥混凝土和纖維增強水泥混凝土原材料的對比研究

碾壓式水泥混凝土在一般情況下廣泛使用在道路工程及機場工程等項目中，該材料和普通的水泥混凝土建筑原材料進(jìn)行對比得出，碾壓式水泥混凝土在實際使用過程中，必須配合相關(guān)專業(yè)化的澆筑工程機械實施輔助使用，配合推土機進(jìn)行地面整平，碾壓機進(jìn)行壓實作業(yè)，但對工程機械的技術(shù)參數(shù)要求是很高的。土木工程相關(guān)工程技術(shù)人員對于碾壓式水泥混凝土建筑原材料，能夠在其內(nèi)部添加粉煤灰等物質(zhì)，進(jìn)而使土木工程相關(guān)工程技術(shù)人員施工作業(yè)的工作效率得到最大程度的提升，壓縮施工作業(yè)周期，降低工程使用成本，使項目工程整體施工效率能夠獲得顯著的提高。纖維增強式水泥混凝土內(nèi)部成分含有的纖維組織能夠針對水泥混凝土本身的抗壓性能及延展性能進(jìn)行行之有效的改進(jìn)與優(yōu)化。

4.5智能化水泥混凝土建筑原材料研究

土木工程相關(guān)工程技術(shù)人員在水泥混凝土內(nèi)部添加智能化物質(zhì)，能夠充分發(fā)揮水泥混凝土綠色生態(tài)的作用。智能化水泥混凝土通常指的是綠色生態(tài)水泥混凝土、空氣凈化水泥混凝土及生物相容型水泥混凝土等種類。

4.5.1碳纖維智能化水泥混凝土建筑原材料研究

碳纖維本身具有良好的導(dǎo)電性及高強度等技術(shù)優(yōu)勢，能夠行之有效地提高水泥混凝土建筑原材料結(jié)構(gòu)剛度與抗拉性能。此外，還能夠把其當(dāng)作一種傳感裝置，把原材料本身的受力情況在第一時間體現(xiàn)出來。

4.5.2光纖傳感式智能化水泥混凝土研究

光纖傳感式智能化水泥混凝土建筑原材料指的是土木工程相關(guān)工程技術(shù)人員在水泥混凝土內(nèi)部結(jié)構(gòu)加入纖維傳感器，對荷載內(nèi)部應(yīng)力實施實時探測，因此對因為外力導(dǎo)致的形變及裂紋等能夠?qū)崿F(xiàn)監(jiān)測。

5結(jié)束語

綜上所述，現(xiàn)階段土木工程相關(guān)工程技術(shù)人員在土木工程施工作業(yè)過程中，普遍使用水泥混凝土作為原料。然而伴隨著社會經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展進(jìn)步，廣大人民群眾對于項目工程品質(zhì)的要求也在持續(xù)提高，在當(dāng)代土木工程項目的發(fā)展過程中，常規(guī)水泥混凝土建筑原材料已經(jīng)無法滿足現(xiàn)階段土木工程的技術(shù)要求。因此，伴隨著各種類型的新型水泥混凝土原材料的出現(xiàn)，相關(guān)施工作業(yè)單位唯有強化對新型水泥混凝土建筑原材料的合理使用，保證其可以在一定程度上使項目工程的建設(shè)品質(zhì)得到最大程度的提高。

作者:趙存良 單位:蘭州博文科技學(xué)院

土木工程材料探討篇3

隨著建筑工程領(lǐng)域技術(shù)的發(fā)展和人類對多種環(huán)境下的建筑需求，建筑材料的需求量在增大的同時建筑材料的性能要求也在拔高。傳統(tǒng)的建筑材料由于其強度、抗震、耐高溫等方面性能的不足導(dǎo)致傳統(tǒng)建筑物的質(zhì)量較低，阻礙了建筑工程在嚴(yán)苛環(huán)境下的應(yīng)用。對此，許多新型建筑材料應(yīng)運而生，其中，纖維復(fù)合材料是較為重要的組成部分之一[1]。復(fù)合材料是由兩種或以上不同性質(zhì)的材料經(jīng)過物理或化學(xué)方法進(jìn)行加工得到的新型材料，往往兼具其組成部分的高性能。纖維復(fù)合材料是將各種高性能纖維作為增強相，與基材通過纏繞或拉擠等方式成型得到的復(fù)合材料，纖維復(fù)合材料通常表現(xiàn)出其增強纖維的性質(zhì)，如碳纖維復(fù)合材料具有高強度和較低的自重，芳綸纖維的抗拉強度增強了近60%[2-3]。按照纖維形態(tài)類型的不同可將其分為短纖維和長纖維，非連續(xù)結(jié)構(gòu)短纖維對復(fù)合材料的抗拉強度和抗裂性就較大的提升，而連續(xù)的長纖維對復(fù)合材料的延展性、韌性的增強更為突出，纖維的復(fù)合使得原本易產(chǎn)生裂紋的混凝土對裂紋萌發(fā)和擴展有了較大的抵抗能力，可以更加穩(wěn)定地服役[4]。同時，韌性的提高使得混凝土材料具備一定的抗沖擊能力，但纖維復(fù)合材料在現(xiàn)階段的應(yīng)用中仍具有較明顯的缺陷。近年來，纖維增強水泥基復(fù)合材料在各種領(lǐng)域都有大量應(yīng)用，本文簡單介紹了纖維復(fù)合材料的特性和優(yōu)勢，并將其在建筑工程中的運用做了簡要的介紹和歸納，為更好地應(yīng)用纖維復(fù)合材料提供了一定的參考。

1纖維復(fù)合材料的優(yōu)點

1.1可設(shè)計性

纖維復(fù)合材料在成型時需要添加纖維作為增強相，為了使纖維可以和基材充分接觸并混合，不同的混雜纖維類型對基材的增強著重點有著較為明顯的區(qū)別，使得纖維復(fù)合材料的成型工藝可以達(dá)到明確構(gòu)件性能的基礎(chǔ)上進(jìn)行模擬和調(diào)配的功能，纖維復(fù)合材料在表現(xiàn)出極為優(yōu)良的適應(yīng)性的同時也具有較佳的設(shè)計性[5-6]。通過建筑工程師對施工期間整個建筑工程材料性能目標(biāo)的評估和計算，可以更為合理地對纖維復(fù)合材料進(jìn)行應(yīng)用，有效降低工程的施工成本。

1.2力學(xué)性能優(yōu)越

纖維種類的不同對纖維復(fù)合材料性能的增強也有所差別，例如聚丙烯纖維等有機纖維對復(fù)合材料的韌性提升較大，而鋼纖維、碳纖維等無機纖維對復(fù)合材料的抗拉強度提升較為明顯[7]。然而可以明確的是，纖維復(fù)合材料的力學(xué)性能得到了大幅度的提升。通過文獻(xiàn)對纖維復(fù)合材料的研究可知[8]，纖維復(fù)合材料的抗拉強度和同直徑的鋼筋相比提高了100%以上，最高可達(dá)到鋼筋的8倍。同時，纖維復(fù)合材料在承受相同的載荷時產(chǎn)生的塑性變形量也遠(yuǎn)小于鋼筋[9]。優(yōu)越的力學(xué)性能使得纖維增強復(fù)合材料可以滿足絕大多數(shù)的應(yīng)用環(huán)境，從而達(dá)到降低整體建筑工程復(fù)雜程度的效果。

1.3耐腐蝕性

隨著我國對資源的利用開發(fā)，各種嚴(yán)苛環(huán)境下如油田、深海等的建筑工程應(yīng)用開始增多，建筑材料容易發(fā)生腐蝕現(xiàn)象，以沿海地區(qū)為例，由于空氣較為濕潤且海水中的鹽濃度要遠(yuǎn)高于常規(guī)狀態(tài)下，水分子容易滲入到復(fù)合材料中，鋼筋類的材料容易遭受腐蝕導(dǎo)致材料性能的降低[10]。而材料的腐蝕一旦發(fā)生，就會對建筑工程的整體質(zhì)量造成較大的影響，更甚如果施工材料被腐蝕必然會影響有效應(yīng)用，從而留下安全影響，不僅會影響建筑的整體質(zhì)量，還會影響工程經(jīng)濟(jì)效益。在沿海地區(qū)，在不同種類的纖維類型中，無論是有機纖維亦或是無機纖維都具有較高的耐腐蝕性能，相對鋼筋而言，復(fù)合材料的滲水問題對纖維并不會造成較大的影響，即便材料處于潮濕環(huán)境或整體處于水環(huán)境下，纖維材料也不會發(fā)生材料的腐蝕，即使是鋼纖維也會在基材的包裹下腐蝕發(fā)生較為緩慢[11]，使用壽命得到延長。

1.4良好的抗震性

纖維復(fù)合材料的基體和纖維的結(jié)合方式使其具有較好的緩沖效果，即優(yōu)良的減震性。文獻(xiàn)中指出，纖維復(fù)合材料在受到一定的沖擊時，其特殊結(jié)構(gòu)會使材料在不同的外加頻率下保持結(jié)構(gòu)的完整性和性能的穩(wěn)定性，在相同頻率的實驗測試中纖維復(fù)合材料的減震性要優(yōu)于其他材料[12]。

1.5抗疲勞性

無論是傳統(tǒng)建筑材料或金屬材料，在承受應(yīng)力載荷的循環(huán)施加后都會發(fā)生應(yīng)力疲勞，并且在環(huán)境的溫度循環(huán)下，材料的熱膨脹性能較低，在熱脹冷縮的影響下會出現(xiàn)力學(xué)性能的降低。而在低溫環(huán)境下更是會出現(xiàn)“脆化”現(xiàn)象。在纖維復(fù)合材料中，纖維的添加使纖維復(fù)合材料的韌性得到有效的提升，根據(jù)文獻(xiàn)顯示，纖維復(fù)合材料的抗疲勞性能要比金屬材料高出30%以上，服役壽命較長[13]。

1.6較強的安全性

為了保證建筑物整體的穩(wěn)定，通常會將建筑材料在外界環(huán)境下的損壞納入建筑設(shè)計中，而纖維復(fù)合材料的內(nèi)部具有一定數(shù)量的獨立纖維，這些細(xì)小的獨立纖維可以有效填補基材內(nèi)部的微孔和孔隙，抑制的裂紋的萌發(fā)，同時在裂紋兩端的長纖維和短纖維均在一定程度上具有將裂紋橋連的作用，從而對裂紋的擴展有一定的抑制效應(yīng)。且纖維的混雜通常是以束為單位，單一纖維的斷裂會被其他纖維的載荷分擔(dān)，構(gòu)件的承載力得到了加強，因此對于整體建筑的安全性具有非常高的保護(hù)作用。

2纖維復(fù)合材料的發(fā)展缺陷

雖然纖維材料的優(yōu)點很多，具有優(yōu)異的力學(xué)性能、可靠的安全性和耐蝕性，但仍然存在一定缺陷[14]。首先，纖維復(fù)合材料的制造成本較高，限制了纖維復(fù)合材料在建筑領(lǐng)域的大規(guī)模的應(yīng)用。而且，與混凝土等傳統(tǒng)建材相比，纖維復(fù)合材料的性能波動性較大，在工程使用中依靠設(shè)計師或建筑工人自身的經(jīng)驗進(jìn)行判斷，缺乏一定的精準(zhǔn)性。最后，由于纖維材料和基體結(jié)合較為緊密，且纖維細(xì)小、強韌的特性使纖維復(fù)合材料的回收較為困難，因此現(xiàn)在對纖維復(fù)合材料的回收和循環(huán)利用仍沒有相對成熟的機制，與現(xiàn)在的可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略相左。總之，纖維復(fù)合材料仍需要對工藝進(jìn)行進(jìn)一步優(yōu)化。

3纖維復(fù)合材料在建筑工程領(lǐng)域中的應(yīng)用

3.1增強混凝土

混凝土是現(xiàn)在建筑工程中最為常見且應(yīng)用最為廣泛的建筑材料，混凝土材料具有高強度、耐火、耐酸等種種優(yōu)勢，但易產(chǎn)生裂縫和抗?jié)B性較低的缺點是混凝土材料失效的主要原因。將纖維材料作為增強相可以增加混凝土的致密性，從而達(dá)到對混凝土強度的強化，并且纖維材料對混凝土中缺陷的填補也能明顯提升混凝土材料的抗?jié)B性。在傳統(tǒng)的混凝土材料運用中，加筋處理是對混凝土抗拉強度和韌性加強的主要方式，而內(nèi)包裹的鋼筋容易受到環(huán)境的影響發(fā)生腐蝕，纖維材料對混凝土抗?jié)B性的提高保護(hù)了內(nèi)包裹的鋼筋的服役壽命[15]。纖維材料對混凝土的增強不僅體現(xiàn)在抗?jié)B性的提高上，對纖維增強混凝土材料的延展性、抗沖擊等特性也有所展現(xiàn)，簡而言之，纖維材料可以多方面、多角度的提升混凝土材料的性能，使混凝土的應(yīng)用范圍拓展，服役壽命得到有效延長，提升建筑工程的質(zhì)量[16]。

3.2涂層織物

在以纖維材料為原料制成織物正反兩面形成單層或多層的聚合物涂層，即涂層織物，是新型的復(fù)合涂層織物，有別于傳統(tǒng)的棉織物等涂層織物，纖維材料涂層織物具有極高的拉伸強度和抗張力，且物理化學(xué)性能極為穩(wěn)定，耐腐蝕，將其涂附在材料表面可以有效保護(hù)材料表面和維持材料的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性，同時在其強大的拉伸性能下，即使建筑材料發(fā)生了一定程度的開裂或缺陷，涂層織物依然能維持建筑工程的穩(wěn)定服役[17]。同時，隨著涂層技術(shù)的發(fā)展，纖維涂層織物還可以承擔(dān)更多的作用，如疏水、阻燃和遮光等其他性能，為建筑工程的多功能性做出了貢獻(xiàn)。且如珠光涂層織物等更是具有極為美麗的外觀特性，提升建筑的美學(xué)價值。纖維涂層織物的多種功能使得纖維復(fù)合材料在膜結(jié)構(gòu)建筑和對建筑工程的維修中也發(fā)揮顯著作用。

3.3結(jié)構(gòu)補強材料

傳統(tǒng)的結(jié)構(gòu)補強材料的主力軍往往是抗拉強度和抗彎強度較高的鋼鐵材料，但金屬材料的高自重和易腐蝕的特點使得其服役周期較短，鋼鐵材料在作為結(jié)構(gòu)補強材料時，同時受到外加載荷和腐蝕環(huán)境的影響，通常會發(fā)生突發(fā)性滯后斷裂，這種失效模式是突發(fā)性的且一旦發(fā)生將徹底失效。而纖維復(fù)合材料不僅抗拉強度與金屬材料相當(dāng)甚至有所超出，以纖維復(fù)合材料作為結(jié)構(gòu)補強材料可以整體提升建筑材料的性能。以碳纖維為首的新型高強纖維材料對載荷的承載力更強，可以實現(xiàn)對橋梁或道路工程的基樁進(jìn)行加固處理，同時應(yīng)用纏繞工藝還可以防止建筑工程發(fā)生結(jié)構(gòu)的開裂[18]。

3.4用于承載結(jié)構(gòu)

在不同的建筑工程中，承載結(jié)構(gòu)往往有較大的差異，對承載結(jié)構(gòu)的功能和形態(tài)也有著較為明顯的區(qū)別。纖維復(fù)合材料優(yōu)異的力學(xué)性能和極高的可塑性使其可以制備出形態(tài)結(jié)構(gòu)各異的承載結(jié)構(gòu)，如排架、梁板等。在鋼構(gòu)建筑工程中，纖維復(fù)合材料便是承載結(jié)構(gòu)的主要材料。通常而言，由于纖維復(fù)合材料突出的耐蝕性和抗?jié)B性，纖維復(fù)合材料常見于外墻板或樓板等易出現(xiàn)腐蝕的構(gòu)件中，以提升建筑的服役壽命，同時滿足建筑的隔熱、保溫等功能化的設(shè)計，也可以達(dá)到代替混凝土、降低自重的同時對建筑的耐久性進(jìn)行加強[19]。在常規(guī)的建筑工程中，纖維復(fù)合材料制成的隔熱板、門窗構(gòu)件等也極為常見，由于纖維復(fù)合材料的強度高、韌性高，作為此類構(gòu)件時不僅可以滿足功能需求，也加強了構(gòu)件的外觀性，且簡化了構(gòu)件的施工過程，提升了人工效率，降低了經(jīng)濟(jì)成本。

4結(jié)語

纖維復(fù)合材料所具有的優(yōu)異耐蝕性、耐沖擊性能和極高的力學(xué)性能使其在建筑工程中可以實現(xiàn)多方面的應(yīng)用，在取代傳統(tǒng)建筑材料、降低環(huán)境污染的同時也對建筑工程的整體質(zhì)量有著明顯的提高。而通過對纖維復(fù)合材料特性的把握還能達(dá)到建筑多功能化的效果，對實現(xiàn)建筑工程質(zhì)量、功能、經(jīng)濟(jì)效益三重優(yōu)化具有較大的意義。所以，在現(xiàn)代新型建筑工程的建設(shè)中，取代傳統(tǒng)高污染、低性能的建材，對新型建筑材料的開發(fā)和運用，是今后建筑工程領(lǐng)域的主要發(fā)展方向，而加強對纖維復(fù)合材料等新型建材的科學(xué)合理的選擇與應(yīng)用，更是在綠色發(fā)展、可持續(xù)發(fā)展理念下，提高建筑工程質(zhì)量和推動建筑領(lǐng)域的發(fā)展極為重要的一環(huán)。

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作者:王旭東 單位:上海中僑職業(yè)技術(shù)大學(xué)